Зависимая и независимая подвеска автомобиля

Зависимая и независимая подвеска автомобиля

Ходовая часть автомобиля предназначена для перемещения автомобиля по дороге, причем с определенным уровнем комфорта, без тряски и вибраций. Механизмы и детали ходовой части связывают колеса с кузовом, гасят его колебания, воспринимают и передают силы действующие на автомобиль.

Находясь в салоне легкового автомобиля, водитель и пассажиры испытывают медленные колебания с большими амплитудами, и быстрые колебания с малыми амплитудами. От быстрых колебаний защищает мягкая обивка сидений, резиновые опоры двигателя, коробки передач и так далее. Защитой от медленных колебаний служат упругие элементы подвески, колеса и шины.
Ходовая часть состоит из:
передней и задней подвески колес,
колес и шин.
Подвеска колес автомобиля
Подвеска предназначена для смягчения и гашения колебаний передаваемых от неровностей дороги на кузов автомобиля.
Благодаря подвеске колес кузов совершает вертикальные, продольные, угловые и поперечно-угловые колебания. Все эти колебания определяют плавность хода автомобиля.
Давайте разберемся с тем, как в принципе колеса автомобиля связаны с его кузовом. Даже если вы никогда не ездили на деревенской телеге, то, глядя на нее через экран телевизора, вы можете догадаться о том, что колеса телеги жестко закреплены к ее «кузову» и все проселочные «колдобины» отзываются на седоках. В том же телевизоре (в сельском «боевике») вы могли заметить, что на большой скорости телега рассыпается и происходит это именно из-за ее «жесткости».
Думаю, в городских условиях, было бы смешно и печально увидеть как «рассыпались» два соседних автомобиля, в то время как вы пытаетесь объехать детали, от уже рассыпавшихся за час до этого других машин. Дабы наш транспорт служил подольше, а «седоки» чувствовали себя получше, колеса автомобилей не жестко связаны с кузовом. К примеру, если поднять автомобиль в воздух, то колеса (задние вместе, а передние по отдельности) отвиснут и будут «болтаться», подвешенные к кузову на всяких там рычагах и пружинах.
Вот это и есть подвеска колес автомобиля. Конечно, шарнирно закрепленные рычаги и пружины — «железные» и выполнены с определенным запасом прочности, но эта конструкция позволяет колесам перемещаться относительно кузова. А правильнее сказать — кузов имеет возможность перемещаться относительно колес, которые едут по дороге.
Подвеска может быть зависимой и независимой.
Схема работы зависимой подвески колес автомобиля

Зависимая подвеска (рис. 1), это когда оба колеса одной оси автомобиля связаны между собой жесткой балкой (задние колеса). При наезде на неровность дороги одного из колес, второе наклоняется на тот же угол.
Схема работы независимой подвески колес автомобиля

Независимая подвеска (рис. 2), это когда колеса одной оси автомобиля не связаны жестко друг с другом (передние колеса). При наезде на неровность дороги, одно из колес может менять свое положение, не изменяя при этом положения второго колеса.
Упругий элемент подвески (пружина или рессора) служит для смягчения ударов и колебаний, передаваемых от дороги к кузову.
Схема амортизатора

1 — верхняя проушина; 2 — защитный кожух; 3 — шток; 4 — цилиндр; 5 — поршень с клапанами сжатия и «отбоя»; 6 — нижняя проушина; 7 — ось колеса; 8 — кузов автомобиля
Гасящий элемент подвески – амортизатор (рис.3) необходим для гашения колебаний кузова за счет сопротивления, возникающего при перетекании жидкости через калиброванные отверстия из полости «А» в полость «В» и обратно (гидравлический амортизатор). Также могут применяться газовые амортизаторы, в которых сопротивление возникает при сжатии газа.
Стабилизатор поперечной устойчивости автомобиля предназначен для повышения управляемости и уменьшения крена автомобиля на поворотах. На повороте кузов автомобиля одним своим боком прижимается к земле, в то время как второй бок хочет уйти «в отрыв» от земли. Вот в отрыв-то, ему и не дает возможности уйти стабилизатор, который, прижавшись к земле одним концом, вторым своим концом прижимает и другую сторону автомобиля. А при наезде какого-либо колеса на препятствие, стержень стабилизатора закручивается и стремится побыстрее вернуть это колесо на свое место.
…
У независимой подвески есть ряд преимуществ перед зависимой:
Малые неподрессоренные массы. Это позволяет на неровных дорогах, грунтовках колесу успевать быстрее срабатывать по неровностям и следовательно лучше сохранять сцепление с дорогой
Благоприятная кинематика подвески и возможность обеспечить любую необходимую кинематику. Например на передней оси для снижения автомобиля к избыточной поворачиваемости, колесо наклоняется наружу поворота (подвеска на двойных поперечных рычагах) а на задней оси наоборот в сторону, противоположную повороту (подвеска на косых рычагах).
Но есть и недостатки:
Низкая ось крена подрессоренных частей автомобиля на подвеске. Для обеспечения устойчивости необходимо чтобы при работе подвески, ширина колеи автомобиля оставалась постоянной и изменялась не более чем позволяет упругость шин. Для обеспечения этого условия необходимо чтобы кинематический центр подвески находился на поверхности дороги (может перемещаться по ней в процессе крена). Низко расположенная ось крена автомобиля на подвеске, особенно внедорожника с высоким положением центра тяжести, означает большое плечо крена и следовательно большие углы крена кузова. Это вынуждает конструкторов искуственно увеличивать угловую жесткость подвески (препятствующую крену кузова) установкой стабилизаторов поперечной устойчивости. Однако, это плохо сказывается на артикуляции подвески и уровне комфорта т.к. при наезде на препятствие только одним (а не двумя сразу) колесом, суммарная жесткость складывается из жесткости основной пружины и жесткости стабилизатора. Для езды по асфальту это допустимо т.к. волны там как правило воздействуют на подвеску одновременно но на внедорожье неровности расположены хаотично. Однако есть и бонус: «рессорная (пружинная)» колея у независимой подвески равна колесной колее и гораздо шире чем рессорная колея зависимой подвески (на шириину которой накладывает ограничение необходимость обеспечения возможности поворота колеса). Угловая жесткость независимой подвески больше угловой жесткости зависимой подвески, что на передней оси благоприятно сказывается на поворачиваемости автомобиля (см. статью про управляемость), именно по этой причине на заднеприводных и парттаймовых автомобилях предпочитают использовать независимую спереди и зависимую сзади.
Чувствительность кинематики к установке колес не штатного для данного автомобиля размера. В случае независимой подвески, колесо является кинематическим элементом и корректность работы подвески зависит от его размеров в отличие от зависимой подвески. Устанавливать колеса увеличенного размера на автомобили с независимой подвеской крайне не желательно, если уж очень хочется то лучше чтобы размер не превышал стандартный более чем на 2 дюйма.
Ненадежность независимой подвески — это гаражный миф. Надежность больше зависит от конкретного исполнения чем от «независимости». Однако, ремонт независимой подвески однозначно сложнее.
Автомобиль с передней незаивисмой и задней зависимой неплохо ведет себя на асфальте. Однако, на неровной дороге/грунтовке/стиральной доске он очень опасен. Получается что в виду того что неподрессоренные массы задней оси такого автомобиля превышают неподрессоренные массы передней оси, заднюю ось срывает в занос раньше, чем переднюю а занос при заносе задней оси центробежная сила соответствует направлению заноса и чем дольше занос, тем меньше радиус а чем меньше радиус тем больше центробежная сила, в общем занос прогрессирует.
В то же время на автомобиле с полностью зависимой подвеской соотношение неподрессоренных масс обратное, первой срывается в занос передняя ось, а её занос не прогрессирующий и водитель легко успевает на это среагировать. Так же ведет себя автомобиль с полностью независимой подвеской только срыв передней оси в занос происходит на гораздо большей скорости.
Отсюда можно сделать вывод о сферах применения автомобилей:
Автомобиль с полностью независимой подвеской больше годится для ралли (скоростных внедорожных гонок) т.к. в ралли необходимо сохранять сцепление с дорогой на максимально возможных скоростях, но при этом не столь важна артикуляция и возможность реализации тяги при больших разноименных ходах подвески.
Автомобиль с полностью зависимой подвеской — для трофи и туризма т.к. как правило это означает длительное по времени передвижение по неровным поверхностям на небольшой скорости. Важно чтобы неровности поверхности по которой движется автомобиль не воздействовали болезненно на тело человека. При движении по твердым неровным поверхностям допускается срыв в занос на меньшей чем в ралли скорости но необходимо чтобы первой срывало переднюю ось.
Автомобиль с передней независимой и задней зависимой — оптимален для движения по асфальтовым дорогам общего пользования с возможностью съезда на не экстремальное внедорожье и не длительное движение по нему (например подъезд к местам рыбалки итд).

Всё про независимую подвеску

Итак, видов независимых подвесок – девять, причем, у двух из них есть по несколько разновидностей.

✒ Первый вид подвески такого типа – с качающимися полуосями.

Уже из самого названия понятно, что основными элементами конструкции такой подвески выступают полуоси. На их внутренних концах имеются шарниры, при помощи которых полуоси прикреплены к главной передаче с дифференциалом. Внешние концы полуосей прочно сочленены с колесами. Упругими элементами в таких подвесках служат рессоры или пружины. Особенность этой конструкции независимой подвески в том, что при наезде на препятствие колесо всегда сохраняет свое перпендикулярное размещение относительно полуоси, а силы реакции дороги гасят сами полуоси и их шарниры. Двухшарнирная подвеска с качающимися полуосями.

В некоторых подвидах такой независимой подвески используются поперечные или продольные рычаги, которые играют роль «гасителей» сил реакции дороги. Как правило, конструкцию такой подвески применяли на заднем мосту для заднеприводных автомобилей. Такие подвески устанавливались на автомобили марок Ford, Mercedes-Benz и Chevrolet середины ХХ века. В СССР подобная подвеска устанавливалась на автомобили ЗАЗ. К достоинствам подвески с качающимися полуосями относят простоту конструкции, дешевизну обслуживания и ремонта. К недостаткам – большие колебания колеи и развала при наезде на препятствия. Эти недостатки особенно проявлялись при езде со скоростью свыше 60 км/час, что негативно влияло на управляемость автомобилем.

✒ Второй вид независимой подвески – на продольных рычагах. Эта подвеска имеет два подвида: пружинный (упругие элементы – пружины) и торсионный (упругие элементы – торсионы). Особенность конструкции подвески заключается в расположении колес на продольных рычагах, которые подвижно прикреплены к кузову или раме автомобиля. Такой вид подвески устанавливался на задние мосты автомобилей марок Citroen, Austin, на мотороллеры и небольшие прицепы. Независимая подвеска на продольных рычагах Плюсами такого типа подвески являются простота ее конструкции, которая, в свою очередь (особенно в торсионном подвиде), позволяла сделать пол автомобиля плоским, и дешевизна изготовления, ремонта и обслуживания. Минусов у нее больше: значительные изменения параметров колесной базы при движении, большие крены в поворотах (из-за низкого центра крена).

✒ Третий вид независимой подвески – на косых рычагах. По своей конструкции она напоминает подвеску на продольных рычагах, с тем отличием, что в ней оси качания рычагов находятся под косым углом. Она, в свою очередь, делится на два подвида: с одношарнирными полуосями с диагональными рычагами (расположены под углом 45 градусов) и двухшарнирными полуосями с косыми рычагами (шарниры расположены с обоих концов полуосей). Этот вид подвески в основном устанавливался на заднюю ось (на авто такие марок как Ford, Mercedes-Benz, Opel, Porsche, Fiat и ЗАЗ), с подвеской на косых рычагах на передней оси изготавливался Trabant. Преимуществами такой подвески, по сравнению с подвеской на продольных рычагах, являлось уменьшение колебаний параметров колесной базы, кренов автомобиля в повороте. К недостаткам этого вида подвески относится сильное изменение схождения и развала колес, высокий центр крена (для подвида с одношарнирными полуосями).

✒ Четвертый вид независимой подвески – на продольных и поперечных рычагах. В конструкции этой подвески используется направляющая стойка, в которой, чтобы разгрузить брызговик крыла, применяется продольный рычаг, принимающий на себя верхние опорные усилия. Этот вид подвески громоздок, сложен в конструкционном плане, а потому непопулярен. Такую подвеску имели автомобили марки Rover, Glas. Как таковых преимуществ у подвески на продольных и поперечных рычагах мало: это большое расстояние по высоте межу опорными узлами (уменьшает влияние сил на крепления подвески к кузову) и вариативность конструктивных ходов подвески. К недостаткам относят сложность конструкции (большое количество деталей – шарниров, рычагов), большие габариты, плохие параметры кинематики (значительное изменение угла развала при больших ходах подвески).

✒ Пятый вид независимой подвески – на двойных продольных рычагах. Особенность ее конструкции в том, что с каждой стороны у оси есть два продольных рычага, которые объединяются расположенными поперечно торсионами, играющими роль упругих элементов подвески. Как правило, такая подвеска устанавливалась на переднюю ось заднемоторных автомобилей марки Volkswagen и Porsche начала — середины ХХ века. Плюсы такой подвески: компактность, возможность вынесения вперед передней части кузова автомобиля (что положительно сказывалось на комфорте водителя и переднего пассажира). Минусы: изменение параметров колесной базы при наезде на препятствия, большая масса рычагов (увеличивает вес авто).

✒ Шестой вид подвески – на двойных поперечных рычагах. Она, в зависимости от используемых упругих элементов, делится на пять подвидов: пружинный, торсионный, рессорный, гидропневматический и пневматический. Общность этой конструкции для всех подвидов заключается в наличии поперечных рычагов, которые своими внутренними концами подвижно сочленены с кузовом или рамой машины, а внутренними – с поворотной (для передней подвески, с шаровыми шарнирами с двумя степенями свободы) и неповоротной (для задней подвески, с цилиндрическими шарнирами с одной степенью свободы) стойкой. Верхний рычаг в такой подвеске короче, чем нижний, располагаться они могут как параллельно друг другу, так и под некоторым углом. Пружинная подвеска на двойных поперечных рычагах в своей конструкции имеет витые пружины, играющие роль упругого элемента. Схема подвески на двойных поперечных рычагах Они располагаются между поперечными рычагами, либо над верхним рычагом с упором на брызговик крыла. Такую конструкцию подвески имеют автомобили марки Jaguar. Торсионная подвеска на двойных поперечных рычагах в качестве упругого элемента имеет продольные торсионы, крепящиеся к нижним рычагам. В этом подвиде подвески они могут крепиться как продольно, так и поперечно. С такой подвеской производились автомобили марок Packard, Chrysler, Fiat, Simka и ЗИЛ. Рессорная подвеска в качестве упругого элемента использует рессоры, которые располагаются поперечно двойным рычагам. Рессорная подвеска На автомобили устанавливались подвески с одной, двумя, четырьмя рессорами, которые крепились в одной либо двух точках. Также в первой половине ХХ века производились автомобили, которые имели четыре полурессоры (по две с каждой стороны борта), располагавшиеся поперечно. Рессорную конструкцию подвески имели автомобили Tatra, Fiat, Ford, Autobianci, Chevrolet, Lancia, Packard. В гидропневматическом и пневматическом подвиде независимой подвески на двойных поперечных рычагах роль упругих элементов играют пневматические баллоны или гидропневматические элементы, объединенные в одно целое с системой гидроусилителя руля и гидравлической системой тормозов. Пневматическую подвеску на двойных поперечных рычагах имели автомобили марок Mercedes-Benz, Austin, а гидропневматические подвески были распространены у моделей компании Citroen. Подвеска на двойных рычагах Преимущества независимой подвески на двойных поперечных рычагах выражаются в конструкционном и функциональном аспектах. Конструкция такой подвески уникальна тем, что все ее элементы могут крепиться к специальной поперечине, которая жестко вмонтирована в кузов или раму. Таким образом, при ремонте эту подвеску можно снять полностью как отдельный агрегат для ремонта или замены. Функциональное преимущество заключается в том, что выбирая определенную геометрию размещения рычагов, можно жестко задать любые необходимые установочные параметры подвески. Это способствует высокой степени управляемости автомобилем, из-за чего подвески с двойными поперечными рычагами зачастую используют в спортивных автомобилях.

✒ Седьмой вид независимой подвески – «свечная». Она стала конструкционным предтечей подвески МакФерсона. В конструкции этого вида подвески применяется жесткая рама, на которую насажен поворотный кулак. Сверху он подпирается пружиной или рессорой. При наезде на препятствие поворотный кулак скользит по раме вверх и вниз, обеспечивая подрессоривание. Сегодня эту подвеску имеют только спортивные автомобили компании Morgan, наиболее широкой распространение такой вид имел в начале ХХ века. К плюсам этой подвески можно отнести простоту и компактность конструкции, небольшой вес, высокую надежность. К минусам – большие продольные колебания.

✒ Восьмой вид независимой подвески – подвеска МакФерсона. В ее конструкции используются амортизационные стойки, а упругим элементом выступает витая пружина. Подвеска МакФерсон (McPherson) Устанавливается преимущественно на переднюю ось. Более подробно конструкцию, плюсы и минусы этой подвески мы рассмотрим в отдельном материале. Устанавливается подвеска МакФерсон на большинстве современных легковых автомобилей.

✒ Девятый вид независимой (полузависимой) подвески – торсионно-рычажная, сочетающая в своей конструкции два продольных рычага и торсионную скручиваемую балку. Этот вид подвески использовался на задней оси переднеприводных автомобилей. Разработали торсионно-рычажную подвеску в компании Audi, на моделях которой она устанавливалась в 1970-90-х годах. Торсионно-рычажная (полузависимая)

Сегодня такую подвеску изредка используют на бюджетных моделях китайские компании. К преимуществам такой подвески относится их долговечность и надежность, относительная простота конструкции. К минусам – жесткость, что сказывается на комфорте пассажиров заднего ряда автомобиля, предрасположенность к кренам в повороте (✏ Плюсы и минусы независимой подвески

1. Малый вес неподрессоренных масс. Неподрессоренной массой считается вес всех элементов подвески (в том числе и вес колеса). Чем меньше вес, тем лучше подвеска работает, легче гасятся колебания, дольше «жизнь» элементов подвески.
2. Больше настроек подвески.
3. Лучше управление и сцепление с дорогой на больших скоростях.
4. Сложнее конструкция, больше деталей и соответственно сложнее и дороже ремонт.из-за низкого расположения центра крена).

Независимая подвеска автомобиля: особенности, типы, преимущества

Упругое устройство стабилизирует положение кузова с помощью пружин или торсионов. Конструкцию часто применяют на автомобилях с передним приводом. Продольные рычаги одной стороной крепятся к кузову, другой – к колесам машины.

В машине ходовая часть выполняет функцию по гашению ударов от неровностей дороги. Независимая подвеска легкового автомобиля обеспечивает хорошую управляемость на высоких скоростях. Но сложная пружинная конструкция требует дорогого обслуживания и ремонта.

Независимая подвеска

В современных марках машин устройство гашения колебаний работает отдельно на каждом колесе. Наезд автомобиля на препятствие одной стороной, в принципе, не оказывает большого воздействия на кузов. Независимая подвеска эффективно работает, что означает полное гашение вибрации и толчков от неровностей дороги.

Сложная конструкция устройства состоит из целого списка элементов, которые согласованно участвуют в поддержании устойчивого положения кузова авто в движении.

На обслуживание и ремонт независимой подвески придется потратиться. Этот вид пружинного устройства выбирают ради комфорта и хорошей управляемости грузовой или полноприводной машины. Популярная в списке независимых у многих марок легковых автомобилей – задняя ходовая часть бренда «Макферсон».

Что лучше – зависимая или многорычажная подвеска

Назначение любого пружинного устройства – защита кузова машины от внешних ударов неровностей дороги по передним и задним колесам. Хорошо выполняет эту работу многорычажка – сложная упругая конструкция. Зависимая подвеска проще и дешевле полунезависимой. Но в современных машинах это устройство практически не применяют.

Разные виды многорычажной или полунезависимой ходовой части легкового автомобиля или грузовика имеют как достоинства, так и недостатки.

Преимущество полузависимой подвески – в малом весе, хорошей управляемости и бесшумной работе. Это означает плотное сцепление с дорожным покрытием даже на больших скоростях.

Достоинства же зависимой передней или задней подвески грузовой или легковой машины – в простой долговечной конструкции и надежности.

Типы независимых подвесок

Расположение и соединение в систему целого списка деталей демпфирующего устройства зависит от вида ходовой автомобиля. Основное назначение – гашение толчков, колебаний кузова и удержание курсовой устойчивости.

Список видов независимых передних и задних подвесок:

• качающиеся полуоси;
• продольные, косые и двойные поперечные рычаги;
• многорычажка.

По рейтингу, преимущество отмечено у ходовой типа «Макферсон», которая стоит обычно на задних мостах многих легковых марок машин благодаря хорошему соотношению цена-качество. Все независимые подвески отличаются тем, что позволяют каждому колесу реагировать на препятствие отдельно.

Подвеска с качающимися полуосями

В старых отечественных марках машин ходовая часть обеспечивает вертикаль оси колес относительно дороги. Сама ось выглядит разделенной на две половины. Каждая часть жестко соединена со ступицами колес. Работу демпфера в устройстве выполняют амортизаторы и пружинные блоки.

Полуоси с внутренней стороны объединены шарнирным узлом. На неровной дороге колея и развал передних и задних дисков имеет большую амплитуду, что снижает безопасность.

Подвеска на продольных рычагах

Упругое устройство стабилизирует положение кузова с помощью пружин или торсионов. Конструкцию часто применяют на автомобилях с передним приводом. Продольные рычаги одной стороной крепятся к кузову, другой – к колесам машины.

Подвеска проста в обслуживании и ремонте, но с одним недостатком: плохо справляется с креном кузова на поворотах. Ходовая не позволяет удерживать постоянную колесную базу в движении.

Подвеска на косых рычагах

В этом демпфирующем устройстве детали выглядят расположенными под углом к колесу. Что значит, что конструкция эффективно поддерживает устойчивость кузова машины при любых маневрах. И сохраняет постоянный угол наклона колес в поворотах. Но при наезде на кочки и ямы устойчивость машины снижается.

Для нейтрализации негативных свойств подвески на косых рычагах применяют торсионы и пружины. Эти упругие устройства повышают устойчивость машины на неровной дороге.

Подвеска на двойных поперечных рычагах

Конструкция имеет жесткое крепление к кузову автомобиля и работает, как самостоятельный узел. Что обеспечивает управляемость и хорошую устойчивость машины на дороге.

Рычаги в независимой передней или задней подвеске расположены поперечно и соединены с опорами стоек. На передних колесах амортизаторы могут вращаться вокруг вертикальной оси. Упругие детали ходовой части – пружины, пневматические и гидравлические устройства.

Многорычажная подвеска

Эта конструкция чаще используется в элитных автомобилях на задней оси. Множество деталей в устройстве лучше гасит разнонаправленные колебания, за счет чего повышается курсовая устойчивость машины.

Принцип многорычажной автомобильной подвески – поперечное расположение работающих независимо деталей. Особенность пружинной конструкции – хорошая плавность хода и управляемость, что также значит бесшумную работу при движении.

Недостатки и преимущества независимых подвесок

Положительная сторона пружинной конструкции – возможность регулировки ходовой части легкового автомобиля для поддержания комфортных условий вождения. А это значит, что упругие элементы создают хороший контакт на любом дорожном покрытии.

Список основных достоинств независимой подвески:

• управляемость в движении;
• плавный ход машины;
• уменьшенный крен на поворотах;
• независимое регулирование положения передних и задних колес.

Отсюда список недостатков независимых подвесок:

• сложная конструкция;
• дорогое изготовление и обслуживание устройства;
• невысокая ремонтопригодность из-за множества деталей.

Поэтому сложные пружинные конструкции обычно используют в дорогих марках легковых авто.

Применение

Как сказано выше, конструкция независимой подвески сложная. Узел состоит из множества деталей. Из-за увеличения площади контакта зависимых движущихся частей падает надежность всей конструкции. В связи с этим многорычажка редко используется в легковых автомобилях марки эконом. Независимую подвеску чаще устанавливают на заднюю ось кроссоверов и полноприводных внедорожников.

Значение устройства — в обеспечении хорошего сцепления с дорожным покрытием и устойчивости машины с передним или полным приводом. При этом многорычажную подвеску на двух осях можно найти только в списке современных марок автомобилей высшего класса.

Источник https://www.drive2.com/b/496474855869251808/

Источник https://www.drive2.ru/b/475029981081108834/

Источник https://avtotachki.com/nezavisimaya-podveska-avtomobilya-osobennosti-tipy-preimuschestva/